管道超声相控阵全聚焦成像仿真及算法优化

针对厚壁管道内部缺陷识别困难、可视化差等问题,提出基于超声相控阵理论和全聚焦算法对厚壁管道内部缺陷进行图像重构。并针对全聚焦成像效率低的缺点,采用有限元法对外径为550 mm,壁厚为65 mm的厚壁管道超声相控阵全聚焦成像进行仿真,模拟缺陷检测过程和成像结果,并使用稀疏矩阵对算法进行优化。结果表明：在基本满足成像质量要求的情况下,采用激发中心频率为5 MHz,阵元宽度为 0.5 mm,阵元间距为1 mm,阵元数量为32时,稀疏激发矩阵比全矩阵全聚焦成像效率提高了74.81%,有效提高了成像速度,满足全聚焦快速成像的需求。     

基于线阵列超声相控阵三维成像的实现研究

为进一步增强常规超声相控阵的检测能力,弥补二维检测图像对缺陷空间信息反映的单一性,获取更利于分析和评价的工业超声检测三维图像。采用携带编码器的一维线阵列换能器,借助Phascan平台及其二次开发模块采集原始扫查数据,合成带有位置信息的B扫图像,通过基于区域增长技术的混合绘制法实现缺陷的三维重建。人工缺陷对比试块的三维成像测量结果误差多小于5%,实验研究表明,该成像方法和系统能在空间上对缺陷形成一个直观体现,同时能够精确的反映缺陷的位置、形态以及尺寸等信息,为后续实验研究的开展奠定基础。     

基于磁致伸缩导波技术的GIS穿墙套管腐蚀检测仪器

针对GIS穿墙套管中的腐蚀缺陷,设计了专用的磁致伸缩导波扫查成像检测仪。根据实际GIS穿墙套管工作环境搭建模拟装置,还原GIS套管穿墙段细节,使用检测仪对模拟环境中的套管进行导波扫查检测,实现套管缺陷的三维成像。试验结果表明,该检测仪可实现对套管中多个缺陷所在的轴向和周向位置的精确定位,且墙体对导波检测的影响可忽略;同时,对实际退役GIS穿墙套管中的缺陷进行扫查成像时,通过导波三维成像结果也能表明套管异常,能检测出套管中腐蚀缺陷及管壁变厚。针对GIS穿墙套管的专用导波设备具有良好的检测能力,且相对A扫功能,该设备的C扫功能更适合对GIS穿墙套管中的缺陷进行定位。     

复合绝缘子内部缺陷的超声相控阵检测的仿真研究

利用超声相控阵对高压输电线路中复合绝缘子内部缺陷的带电检测,分辨率高、检测速度快,为了了解相控阵超声检测复合绝缘子内部缺陷的性能,优化相控阵超声探头参数和扫查方法,利用Field-Ⅱ进行仿真,研究了对相控阵超声探头声场分布,以及复合绝缘子超声相控阵检测中单焦点扫描、动态聚焦扫描、幅度变迹技术对成像质量的影响,根据仿真结果,选取了合适的相控阵探头参数及扫描方式,为超声相控阵仪器的设计提供了依据。     

超声相控阵技术在输变电设备缺陷检测中的应用

超声相控阵技术具有的多角度扫查、聚焦方式可变、直观的A扫和C扫以及扇扫成像形式等优势,基于该技术对GIS罐体、管母线、GIS直线导体、铝制线夹等输变电设备进行无损检测。检测结果表明,超声相控阵技术可以有效检出以上设备的缺陷,提高检测效率和缺陷检出率。     

管道缺陷检测全聚焦数据处理及成像方法研究

管道缺陷检测是保证管道系统安全运行的必要手段,本文采用全聚焦成像的方法对管道缺陷进行成像与识别。利用有限元软件ABAQUS对基于L(0,1)模态导波的管道缺陷检测方法进行数值模拟研究,利用中值滤波、希尔伯特变换及信号包络锐化方法对信号进行预处理,然后用处理后的信号构建全矩阵数据,最后利用全聚焦算法实现缺陷成像,最终显示成像结果。实验结果表明,将信号进行预处理后再成像,可有效提高分辨率,实现缺陷的高精度可视化。     

电缆接头硅橡胶材料内部缺陷的超声检测研究

在实际生产制造与现场安装过程中,电缆接头硅橡胶绝缘层内极易引入空气、金属杂质与分布不均等缺陷,危害电网系统的安全运行.目前,对于电力设备缺陷的检测多为破坏性试验,且试验结果仅能反映设备的整体情况.超声检测作为一种无损检测技术,能够准确对材料内部的缺陷进行定位与成像,反映设备内部局部性能的变化.本研究自主设计搭建了一套超声检测平台,并对人工制作的含有不同缺陷的硅橡胶试样进行了超声检测.结果 表明:对于硅橡胶类柔性材料,超声检测能够较好地对试样内的气泡、气隙与钢针等缺陷进行成像,且相较于X射线检测,超声检测对微小气泡缺陷有明显的放大作用.此外,超声检测技术能够反映出材料内部的应力与密度变化,且根据超声回波能够准确定位缺陷的具体深度.该技术在电缆接头硅橡胶绝缘层内部缺陷的定位识别与在线检测方面有广阔的应用前景.     

等高度聚焦算法的超声相控阵检测技术

超声相控阵检测技术通过控制阵列晶片激发声波的延迟时间,改变声波到达物体某点的相位关系,实现声束的偏转和聚焦,从而在不移动探头位置的条件下得到整个检测物体的清晰成像,具有非接触、穿透能力强、灵敏度高等优势,在工业探伤、结构缺陷检测等领域具有广泛应用。在研究超声相控阵技术原理的基础上,设计了基于一维线性阵列探头的等高度聚焦算法,并用该算法在搭建的超声相控阵检测系统上对B型相控阵标准试块进行了扇形扫查,得到了均匀一致、高分辨率的实时成像,最小可分辨半径1 mm的横通孔,探测深度100 mm。     

基于虚拟时间反转的空气耦合超声板材腐蚀缺陷概率损伤成像

为达到导波非接触式自动化检测,基于空气耦合超声检测技术,利用A0模态lamb波对铝板中预置的0.5mm和1mm深度的凹槽模拟的腐蚀缺陷进行正交扫查以获取缺陷的位置信息,分别以lamb波波包的能量和lamb波虚拟时间反转重构信号与原始信号的相关系数为损伤指数来表征缺陷大小,最后基于概率损伤成像方法,使用全乘法对缺陷损伤指数进行融合成像。成像结果显示使用虚拟时间反转算法成像结果要比常规的能量算法成像效果好,结果显示缺陷的位置和形状与实际情况较吻合,对缺陷的深度有较好的区分能力。     

管道电磁超声传感器阵列检测技术研究

采用电磁超声传感器阵列对管道进行缺陷检测,不仅能够提高电磁超声检测信号的信噪比、灵敏度与分辨能力,同时也能增强电磁超声检测的直观性与灵活性。本文详细阐述了基于洛伦兹力的周期永磁铁阵列式电磁超声传感器(PPM-EMAT)激励超声导波的工作原理,及利用全聚焦算法结合极性一致性算法对缺陷进行定位与成像的工作机理。建立了有限元仿真模型,验证了准T(0,1)模态导波在管道结构中的传播过程。利用研制的多通道电磁超声检测系统,对含缺陷的不锈钢管道进行了检测实验,实验结果表明,研制的系统能够检测出管道试样中的多个通孔缺陷,纵向定位误差可控制在1.5%以下,实现了基于阵列电磁超声传感器的管道缺陷成像与定位。     

不等厚复合构件的相控阵超声脱粘检测技术研究

针对不等厚金属非金属复合构件的特点,提出了采用相控阵超声检测方式对该构件界面进行脱粘检测的方法.分别采用普通聚焦探头和相控阵探头对不等厚试块进行了脱粘检测实验,采用软件延时技术对相控阵检测实验数据按聚焦规律进行合成,得到相控阵检测方式的C扫描友度图和二值化图,并计算了脱粘区域的位置和面积,检测结果与普通聚焦探头相比,可...     

超声相控阵技术在电力工业无损检测中的应用

分析了超声相控阵的原理及相控阵探头的类别,介绍了超声相控阵技术在电力工业设备焊缝和锻件检测中的应用。超声相控阵检测技术较常规超声波检测具有高速、高效、适合复杂工件以及能实时成像等优点,在电力工业无损检测领域具有良好的应用发展前景。     

超声相控阵传感器阵元间串扰源分析及其隔离方法

通过研究超声相控阵探头阵元间串扰机理及串扰隔离方法提高近表面检测能力。 基于数值仿真技术分析了安装楔块 前后阵元间超声波串扰对检测信号及检测声场的影响,分析探头楔块对于隔离阵元间超声波串扰与近表面缺陷检测信号的作 用。 提出楔块优化方案,并通过试验方法对其进行验证。 结果显示,数值模型可直观显示阵元间的超声波串扰,提出的楔块优 化方案可将时域上的阵元间串扰信号与近表面检测信号相互隔离。 优化楔块后的相控阵探头可对深度 2 mm、直径 0. 3 mm 平 底孔进行成像检测,近表面缺陷检测能力显著提高。     

转轮焊缝相控阵超声检测工艺研究

针对常规超声检测方法在进行三维多变断面转轮焊缝检测时存在的局限性,介绍了相控阵超声检测技术的特点。根据转轮焊缝容易出现的缺陷类型制作了模拟试块,设计超声相控阵检测工艺并进行检测,对检出缺陷进行常规超声检测验证。结果表明,超声相控阵技术可明显提高检测效率及检出能力,但对位向不好的层间未熔合,仍需配合直探头在焊缝弧面进行补充检测。     

超声相控阵检测技术的发展及应用

超声相控阵是近年来发展起来的一门新的工业无损检测技术,通过对各阵元的有序激励可得到灵活的偏转及聚焦声束,联合线性扫查、扇形扫查、动态聚焦等独特的工作方式,使其比传统超声检测具有更快的检测速度与更高的灵敏度,成为目前无损检测领域的研究热点之一。介绍了超声相控阵的检测原理及特点,综述了其国内外发展及研究现状,总结了目前超声相控阵研究热点及发展趋势,最后以汽轮机叶轮轮缘裂纹的检测和焊缝的检测为例,介绍了超声相控阵在实际工程中的应用。     

复合绝缘子内部缺陷的超声相控阵检测研究

为消除复合绝缘子内部缺陷对电网运行安全造成的隐患,针对小管径复合绝缘子缺陷检测,提出了一种基于超声相控阵的柔性水囊耦合检测方法。该方法采用硅橡胶薄膜与耦合装置实现了良好超声耦合,分别对平面硅橡胶、复合绝缘子护套与芯棒进行了检测实验。实验结果表明,对平面硅橡胶线性扫描优于扇形扫描,能够检测到0.8 mm的微小缺陷,为复合绝缘子伞群超声缺陷检测提供了新方法。对复合绝缘子护套和芯棒,扇形扫描优于线性扫描,护套最小可检测缺陷尺寸达到0.8 mm,芯棒达到1 mm,为复合绝缘子的在线检测提供了可能。     

基于轮廓形状的肺部电阻抗成像三维插值方法

肺部三维信息利于医生做出更快更准确的诊断,但肺部三维重建的图像都是源自二维断层图像的叠加.二维图像的数量制约三维成像的效果,增加电极层数可获取更多层的二维图像,但同时也会增加计算量,减缓成像速度.虽然采取层间插值的方法可以解决这个问题,但是由于人体几何结构的特异性,肺部电阻抗图像(electrical impedance tomography,EIT)边界不规则,传统的规则图像插值方法不适合直接应用于肺部EIT三维插值.为此,提出适用于肺部电阻抗的插值算法,先获得插值图像轮廓,再用对应点插值像素值.通过仿真和实验验证新插值算法成像的相对误差比线性插值、样条插值成像的相对误差分别降低5.69％、3.3％.基于轮廓形状的肺部电阻抗三维插值方法,能在测量数据量有限的条件下,进一步提高三维电阻抗成像质量,更好地反映肺部的真实形态.     

基于超高频和超声波相控接收原理的油中局部放电定位法仿真研究

提出一种基于超高频和超声波相控接收阵的局部放电定位法。该方法以分别检测局部放电产生的超高频和超声波信号的相控接收阵构成平面传感器,以超高频相控接收阵检测到的局部放电超高频电磁波信号作为时间基准,由此得出接收到的超声波信号的时延,进而计算出放电点与传感器间的距离;再根据相控阵扫描的方位角和仰角,与算出的距离一起就可得出局部放电源的几何位置。多个空间位置不同的局部放电,其产生的最大信号所处的对应于空间角度的波束阵列的位置不同,相对于同一采样起始点的时间基准不同,而且时间间隔也不同,因此还可实现多局放源的定位。对这一设想进行仿真研究,结果表明该方法能对油中局部放电进行较精确的定位,并可较好地解决多局放点定位问题。     

钛合金疲劳裂纹的线性和非线性 超声综合定量检测技术

钛合金航空部件的低周疲劳裂纹在常规线性超声检测技术中易被低估,是飞机服役的安全隐患。针对上述问题开展了钛合金疲劳裂纹的非线性超声调制检测及其定量技术研究,提出了钛合金疲劳裂纹的线性和非线性超声综合检测方法。首先,通过金相法和线性超声相控阵检测技术对疲劳裂纹进行定量检测;其次,搭建了抗干扰能力强的非线性超声调制检测系统并设计了传感器布置方法;最后,基于声场分布分析提出疲劳裂纹的非线性超声调制定量方法,并将其定量检测结果与超声相控阵检测技术相对比。研究结果表明,超声相控阵方法测量的宏观裂纹长度为12 mm,而非线性超声方法测量的微裂纹延伸至距窄槽端部20 mm处,非线性调制检测技术在检测微裂纹和闭合裂纹具有显著优势。     

基于二次相关的双阵元接收阵列超声波风矢量测量

针对在低信噪比条件下超声波风速风向测量精度低的问题,提出一种基于二次相关法的双阵元接收阵列超声波风速风 向测量方法。 首先采用由一个超声波发射传感器和两个接收传感器组成的阵列结构,其次在该系统结构基础上给出一种基于 二次相关的超声波传播时间测量方法,利用二次相关算法对噪声抑制更强的性能可有效提高风速风向测量的精度。 最后通过 模拟仿真实验对所提测风方法进行有效性验证,并通过双阵元测风系统进行了实测数据验证。 实验结果表明,基于二次相关算 法的双阵元接收阵列超声波传感器风速风向测量方法具有较强的噪声抑制能力,在实测环境下风速风向最大测量误差分别为 0. 24 m/ s 和 2. 4°,基本达到了超声波测风仪的设计要求。